Diferencias Clave entre ADN y ARN

ADN (Ácido Desoxirribonucleico)

• Función: Contiene y transmite la información genética.
• Composición: Nucleótidos formados por un grupo fosfato (H₃PO₄), el azúcar desoxirribosa y las bases nitrogenadas: Adenina (A), Citosina (C), Guanina (G) y Timina (T).
• Estructura: Generalmente es una doble hélice bicatenaria y lineal, aunque puede ser circular (en mitocondrias, cloroplastos y procariotas).
• Localización: En células eucariotas, se encuentra principalmente en el núcleo (formando los cromosomas), así como en mitocondrias y cloroplastos. En células procariotas, se localiza en el nucleoide.

ARN (Ácido Ribonucleico)

• Función: Participa en la síntesis de proteínas. Existen varios tipos:
  • ARN mensajero (ARNm): Copia la información del ADN y la transporta a los ribosomas.
  • ARN de transferencia (ARNt): Transporta los aminoácidos específicos al ribosoma para la síntesis de proteínas.
  • ARN ribosómico (ARNr): Forma parte estructural de los ribosomas.
• Composición: Nucleótidos formados por un grupo fosfato (H₃PO₄), el azúcar ribosa y las bases nitrogenadas: Adenina (A), Citosina (C), Guanina (G) y Uracilo (U).
• Estructura: Generalmente es monocatenario y lineal.
• Localización: Se sintetiza en el núcleo (en eucariotas) y desempeña su función en el citoplasma.

Comparativa de Polisacáridos: Glucógeno, Celulosa y Almidón

¿Qué tienen en común? Los tres son polímeros de glucosa, es decir, están formados por la unión de muchas moléculas de glucosa.

Diferencias en Estructura y Función

• Glucógeno: Presenta una estructura muy ramificada con enlaces glucosídicos de tipo alfa (α). Su función principal es la reserva energética en animales.
• Celulosa: Tiene una estructura lineal, no ramificada, con enlaces glucosídicos de tipo beta (β). Su función es estructural, formando la pared celular de las plantas.
• Almidón: Está compuesto por dos polímeros de glucosa: la amilosa (lineal, con estructura helicoidal) y la amilopectina (ramificada). Ambas tienen enlaces de tipo alfa (α). Su función es la reserva energética en plantas.

Funciones de Biomoléculas Esenciales

Funciones de las Proteínas

• Estructural: Forman tejidos y estructuras, como el colágeno en la piel y los huesos.
• Transporte: Mueven sustancias por el organismo, como la hemoglobina que transporta oxígeno.
• Enzimática: Actúan como catalizadores biológicos, acelerando reacciones químicas (ej. ADN ligasa).
• Hormonal: Regulan procesos fisiológicos, como la hormona del crecimiento.
• Defensa: Protegen al organismo, como los anticuerpos del sistema inmunitario.
• Contráctil: Permiten el movimiento, como la actina y la miosina en los músculos.
• Reserva: Almacenan nutrientes, como la ferritina que almacena hierro.
• Reguladora: Controlan la expresión génica y la diferenciación celular.
• Homeostática: Ayudan a mantener el equilibrio interno, como el pH sanguíneo.
• Receptora: Captan y transmiten señales, como los receptores de neurotransmisores.

Funciones de las Vitaminas

• Vitamina A: Esencial para la visión, el crecimiento y la función inmune.
• Vitamina K: Fundamental para la coagulación sanguínea.
• Vitamina E: Actúa como un potente antioxidante.
• Vitamina D: Favorece la absorción de calcio y fósforo.
• Vitamina C: Participa en la síntesis de colágeno y es antioxidante.
• Vitamina B1 (Tiamina): Coenzima que participa en el ciclo de Krebs.
• Vitamina B2 (Riboflavina): Interviene en reacciones de óxido-reducción (redox).
• Vitamina B3 (Niacina): Interviene en reacciones de óxido-reducción (redox).
• Vitamina B5 (Ácido pantoténico): Forma parte del coenzima A.
• Vitamina B6 (Piridoxina): Coenzima de enzimas transaminasas.
• Vitamina B8 (Biotina): Participa en la síntesis de ácidos grasos.
• Vitamina B9 (Ácido fólico): Participa en la maduración de los glóbulos rojos (eritropoyesis).
• Vitamina B12 (Cobalamina): Interviene en la eritropoyesis.

Cuestiones de Bioquímica y Biología Molecular

Análisis de un Disacárido

• Nombre la molécula C y a qué grupo pertenece: Es la sacarosa, un disacárido.
• Nombre cada uno de los dos monómeros (A y B) que la forman: El monómero A es la glucosa y el B es la fructosa.
• Indique el nombre del enlace que los une: Se unen mediante un enlace O-glucosídico (α 1-2), que es dicarbonílico, por lo que la sacarosa no tiene poder reductor.
• Nombre la reacción de rotura del citado enlace: La reacción de rotura es la hidrólisis.
• Cite tres sustancias formadas por la unión de monómeros del tipo A (glucosa): Celulosa, almidón y glucógeno.

Identificación de un Lípido Esteroide

En relación con la fórmula adjunta:

• ¿Qué tipo de biomolécula representa? Representa el colesterol, que pertenece al grupo de los lípidos esteroides.
• Escriba el nombre de dos biomoléculas que pertenezcan a ese grupo, indicando su función:
  • Vitamina D: Regula el metabolismo del calcio y el fósforo.
  • Progesterona: Hormona sexual femenina implicada en el ciclo menstrual y el embarazo.

El Papel del ATP en el Metabolismo

En relación con el metabolismo energético de las células:

• ¿Qué tipo de molécula es el ATP? Es un nucleótido (o derivado de nucleótido) formado por una base nitrogenada (adenina), un azúcar (ribosa) y tres grupos fosfato. Su nombre completo es Adenosín Trifosfato.
• ¿Qué papel desempeña? Es la principal molécula de intercambio de energía en la célula.
• ¿Cómo desempeña su papel? Almacena energía en sus enlaces fosfato de alta energía. Cuando uno de estos enlaces se rompe por hidrólisis (ATP → ADP + Pi), se libera energía que la célula utiliza para realizar trabajo. La síntesis de ATP puede ocurrir por:
  • Fosforilación a nivel de sustrato: Como en la glucólisis.
  • Fosforilación oxidativa: En la cadena de transporte de electrones de las crestas mitocondriales (respiración celular).
  • Fotofosforilación: Durante la fase luminosa de la fotosíntesis.

Bases Nitrogenadas: Púricas y Pirimidínicas

• ¿Qué diferencia encontramos entre una base púrica y otra pirimidínica? La principal diferencia es estructural: las bases púricas (Adenina y Guanina) tienen una estructura de doble anillo, mientras que las bases pirimidínicas (Citosina, Timina y Uracilo) tienen una estructura de anillo simple. Además, se diferencian en el átomo de nitrógeno que se une al carbono 1′ de la pentosa en el enlace N-glucosídico (N9 en las púricas y N1 en las pirimidínicas).

Del ADN al Fenotipo

• Explique razonadamente por qué el orden de los nucleótidos en el ADN determina el fenotipo: El orden o secuencia de los nucleótidos en el ADN constituye la información genética. Esta información se utiliza para sintetizar proteínas específicas a través de los procesos de transcripción y traducción. La secuencia de nucleótidos del ADN determina la secuencia de aminoácidos de una proteína, y son estas proteínas (como enzimas, hormonas o componentes estructurales) las que, al llevar a cabo sus funciones, determinan las características observables de un organismo, es decir, su fenotipo.

Replicación Semiconservativa del ADN

• ¿Qué quiere decir que la replicación del ADN es semiconservativa? Significa que, cuando una molécula de ADN se duplica, cada una de las dos nuevas moléculas de ADN resultantes está formada por una hebra de la molécula original (hebra parental) y una hebra de nueva síntesis. De esta forma, se conserva la mitad de la molécula original en cada copia.

Glosario de Términos Fundamentales en Bioquímica

Bioelemento primario

Son los elementos más abundantes, constituyendo aproximadamente el 96% de la masa de un ser vivo. Son indispensables para formar las biomoléculas orgánicas (C, H, O, N, P, S).

Bioelemento secundario

Se encuentran en menor proporción (cerca del 4%), pero son esenciales para la vida. Incluyen Na, K, Ca, Mg, Cl.

Oligoelemento

Presentes en cantidades inferiores al 0.1%, pero son imprescindibles para el correcto funcionamiento del organismo. A menudo actúan como cofactores de enzimas (ej. Fe, Cu, Zn).

Sales minerales

Moléculas inorgánicas que en los seres vivos pueden encontrarse precipitadas (formando estructuras como huesos o conchas) o disueltas (en forma de iones, manteniendo el pH y el equilibrio osmótico).

Glúcido

Biomolécula orgánica formada por C, H y O, con la fórmula general (CH₂O)n. Químicamente son polialcoholes con un grupo funcional carbonilo (aldehído o cetona). También se conocen como hidratos de carbono.

Monosacárido

Unidad básica (monómero) de los glúcidos. Son azúcares simples formados por 3-7 átomos de carbono. Son sólidos, blancos, solubles en agua y generalmente de sabor dulce.

Enlace O-Glucosídico

Enlace covalente que se forma entre dos monosacáridos con la pérdida de una molécula de agua (H₂O), dando lugar a disacáridos y polisacáridos.

Carbono asimétrico (o quiral)

Átomo de carbono que está enlazado a cuatro sustituyentes diferentes. Su presencia es la causa de la isomería espacial (estereoisomería) y la actividad óptica.

Anómero

Isómeros espaciales (α y β) que se forman cuando un monosacárido de cadena abierta se cicla, generando un nuevo carbono asimétrico (el carbono anomérico).

Enantiómero

Estereoisómeros que son imágenes especulares no superponibles el uno del otro (formas D y L).

Epímero

Estereoisómeros que se diferencian únicamente en la configuración de un solo carbono asimétrico.

Polisacárido

Polímero de alto peso molecular formado por la unión de muchos monosacáridos mediante enlaces O-glucosídicos. Pueden ser lineales o ramificados.

Lípido

Grupo heterogéneo de biomoléculas orgánicas formadas principalmente por C, H y O. Su característica común es ser insolubles en agua y solubles en disolventes orgánicos.

Ácido graso

Molécula formada por una larga cadena hidrocarbonada con un grupo carboxilo (-COOH) en un extremo. Son los componentes básicos de muchos lípidos. Pueden ser saturados (solo enlaces simples) o insaturados (con uno o más enlaces dobles).

Aminoácido

Molécula orgánica que posee un grupo amino (-NH₂) y un grupo carboxilo (-COOH) unidos al mismo carbono (carbono alfa). Son los monómeros de las proteínas.

Punto isoeléctrico (pI)

Valor de pH en el cual un aminoácido (o proteína) tiene una carga eléctrica neta igual a cero.

Enzima

Biocatalizador, generalmente de naturaleza proteica (a excepción de las ribozimas, que son ARN), que aumenta la velocidad de las reacciones químicas disminuyendo su energía de activación. Son altamente específicas y no se consumen en la reacción.

Holoenzima

Enzima completa y activa, compuesta por una parte proteica (apoenzima) y una parte no proteica (cofactor).

Apoenzima

Parte exclusivamente proteica de una holoenzima. Es catalíticamente inactiva por sí sola.

Cofactor

Componente no proteico, iónico u orgánico, necesario para la actividad de una holoenzima. Si es orgánico, se denomina coenzima.

Coenzima

Cofactor orgánico no proteico que se une a la apoenzima. A menudo actúan como transportadores de grupos químicos.

Centro activo

Región específica de la enzima donde se une el sustrato y tiene lugar la catálisis. Está formado por aminoácidos de fijación y aminoácidos catalíticos.

Nucleósido

Molécula formada por la unión de una base nitrogenada a un azúcar de cinco carbonos (pentosa: ribosa o desoxirribosa).

Nucleótido

Molécula formada por la unión de un grupo fosfato, una pentosa y una base nitrogenada. Son los monómeros de los ácidos nucleicos (ADN y ARN).

Histona

Tipo de proteína básica que se asocia con el ADN en el núcleo de las células eucariotas para formar la cromatina, ayudando a su empaquetamiento.

Nucleosoma

Unidad estructural básica de la cromatina, formada por un octámero de histonas alrededor del cual se enrolla un fragmento de ADN.